Escuela
Ciencias

Reacciones de precipitación en solución acuosa

Estalactitas formadas por calcita que es un compuesto iónico insoluble en agua
Estalactitas formadas por la precipitación de la calcita en agua

La formación de las estalactitas o estalagmitas en cuevas; como en la imagen de la portada, se producen por la insolubilidad de la calcita (carbonato de calcio  CaCO3) que precipita en el agua que se filtra en las cuevas. 

Solubilidad y precipitación

La sal es un compuesto iónico muy soluble que se ioniza completamente en agua; sin embargo cuando la cantidad de sal disuelta en un recipiente con agua supera su límite se solubilidad (359 g/l), esta se separa y precipita formando  pequeños cristales;  lo mismo ocurre si en un recipiente con agua de mar lo dejamos abierto, al ir evaporándose el agua se van formando cristales iónicos en el fondo. $$\mathrm{Na^{+}_{(ac)}~+~Cl^{-}_{(ac)}~\longrightarrow~NaCl_{(s)}}$$ Sin embargo, provocar la precipitación de una sustancia disuelta en agua; al sobresaturar su concentración por encima de su límite de solubilidad, no se la considera una reacción de precipitación, ¿por qué?.

Porque en esencia; se considera que ha habido una reacción de precipitación cuando se han mezclado en agua dos sustancias iónicas solubles e ionizadas; y por combinación de determinados iones disueltos, se ha producido de inmediato una nueva sustancia iónica muy insoluble que ha precipitado.

En resumen, la reacción de precipitación se da cuando dos, o incluso más, sustancias muy solubles en agua reaccionan para producir al menos una muy insoluble.

La reacción de precipitación

El agua, por ser una sustancia polar, es capaz de disociar e ionizar compuestos iónicos; cualidad indispensable para servir de medio a reacciones entre iones. Las moléculas de agua se van introduciendo por entre los huecos de los cristales iónicos y los van deshaciendo. El oxígeno atrae y estabiliza por fuerzas intermolecures a los cationes; y los mismo sucede con el hidrógeno respecto a los aniones.

De esta manera; en cualquier reacción de precipitación los reactivos tienen carácter iónico; y el agua por ser actuar de medio y no de reactivo, no se escribe en la ecuación química. Veamos un ejemplo de reacción de precipitación, a partir de dos disoluciones, una de nitrato de plomo Pb(NO3)2 y la otra de yoduro de sodio NaI.

Por separado se tiene:$$\mathrm{Pb(NO_{3})_{2} ~\longrightarrow~Pb^{+2}_{(ac)}~+~2·NO_{3~(ac)}^{-}}$$ $$\mathrm{NaI ~\longrightarrow~NA^{+}_{(ac)}~+~I^{-}_{(ac)}}$$ Al mezclarse se produce la reacción de precipitación. $$\mathrm{Pb^{+2}_{(ac)}~+~2·NO_{3~(ac)}^{-}~+~2·NA^{+}_{(ac)}~+~2·I^{-}_{(ac)}~\longrightarrow}$$ $$\mathrm{\longrightarrow~PbI_{2~(s)}+2·NO_{3~(ac)}^{-}+2·Na^{+}}$$ El yoduro de plomo PbI2 por ser insoluble es la especie que precipita; en cambio los cationes de sodio Na+ y los aniones de nitrato NO3 permanecen disueltos.

En esta reacción hay sustancias que aparecen tanto en la parte de los reactivos como en la de los productos,  Na+ y  NO3. Estos son los iones espectadores, que no intervienen en la precipitación y se pueden omitir de la ecuación química. Al eliminar los iones espectadores de la reacción de obtiene la ecuación neta de precipitación. $$\mathrm{Pb^{+2}_{(ac)} + 2·I^{-}_{(ac)}\longrightarrow~PbI_{2~(s)}}$$

Reglas para predecir las reacciones de precipitación

El carácter soluble o insoluble de un compuesto iónico lo determina en buena medida los iones que lo componen. Por eso existen una serie de reglas que nos indican el nivel de solubilidad en agua de una especie iónica; y en consecuencia, si finalmente esta formará o no un precipitado.

  1. Los compuestos iónicos con cationes del grupo 1 (Li, Na, K …) son completamente solubles en agua; además del ion amonio NH4+.
  2. Los nitratos (NO3), acetatos (C2H3O2) y percloratos (ClO4) son solubles, excepto el nitrato de plata que es insoluble AgNO3.

  3. Las sales o compuestos iónicos que contienen plata Ag+, plomo Pb2+ y mercurio Hg+ son insolubles.

  4. Los cloruros Cl, bromuros Br, y yoduros I son solubles.

  5. Los carbonatos (CO3)2-, fosfatos (PO4)3-, sulfuros S2-, óxidos e hidróxidos son insolubles; excepto los sulfuros que contengan cationes del grupo 2 (Mg, Ca …) e hidróxidos de calcio Ca2+, estroncio Sr2+ y bario Ba2+.

  6. Los sulfatos son solubles en general; excepto los sulfatos de calcio CaSO4, estroncio SrSO4 y bario BaSO4.


Si para una especie se pueden aplicar 2 o más de estas reglas y hay conflicto entre ellas, siempre se aplicará la que esté primero en orden.

Caso práctico. Averiguar si se producirán precipitados en las siguientes disoluciones.

a) CoSO4 (ac)   +   K3PO4 (ac)  →
b) Na2CO3 (ac)  +   MgSO4 (ac)  →
c) CaS (ac)  +   Zn(NO3)2 (ac)  →

Proceso de resolución.
1º Descomponer las especies disueltas en iones.
2º Aplicar las reglas de solubilidad para ver si se forma algún precipitado.

a) CoSO4 (ac)   +   K3PO4 (ac)  → Co2+(ac) + SO42-(ac) + K+(ac) + PO43-(ac)
Se ajustan los coeficientes
3·Co2+(ac) + 3·SO42-(ac) + 6·K+(ac) + 2·PO43-(ac) → 6·K+(ac) + 3·SO42-(ac) +
Co3(PO4)2 (s)
Se eliminan los iones espectadores y la reacción precipitación se reduce a:
3·Co2+(ac) + 2·PO43-(ac) → Co3(PO4)2 (s)

b) Na2CO3 (ac)   +   MgSO4 (ac)  → 2·Na+ (ac) + CO32-(ac) + Mg2+ (ac) + SO42-(ac)
Formación del precipitado
Na+ (ac) + CO32-(ac) + Mg2+ (ac) + SO42-(ac) → Na+ (ac) + SO42-(ac) + MgCO32-(s)
Ecuación neta de precipitación
Mg2+ (ac) + CO32-(ac) → MgCO32-(s)

c) CaS (ac)  +   Zn(NO3)2 (ac)  → Ca2+ (ac) + S2- (ac) + Zn2+ (ac) + NO3 (ac)
Ajuste de coeficientes y formación del precipitado
Ca2+ (ac) + S2- (ac) + Zn2+ (ac) + 2·NO3 (ac) → Ca2+ (ac) + 2·NO3 (ac) + ZnS (s)
Ecuación neta de precipitación
Zn2+ (ac) + S2- (ac) → ZnS (s)

Últimas Entradas

Categorías

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *